【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料器件，尤其涉及一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管及其制备方法。
技术介绍
1、一维材料由于受到尺寸效应的影响，其某些特性往往表现出优于同类块状材料的特点，在过去的研究中，一维纳米结构如纳米线、纳米棒和纳米管由于其具有良好的光电导性、高压电性、热电性、非线性光学性质和催化性能等诸多特性而成为电子、光子、光电子、生物医学等基础或应用领域的热门研究课题(h.zhu,et al.,the journal of physicalchemistry c 2011,14,6375-6380.)。然而，这些纳米结构往往面临着随机取向引起性能不均一的问题，这会严重限制这些材料的实际应用(y.yan et al.,adv.mater.2021,33,2008761.)。因此，具有取向良好排列均匀的纳米结构的薄膜，由于其性能均匀稳定，可重复性高是大规模器件应用的基础(x.wei,et al.,adv.funct.mater.2023,33,2300141)。
2、在低维纳米材料的光电探测应用中，纳米材料的尺寸是原子级别的，因此基于纳米材料的光探测器件往往具有较差的光学吸收。此外，异质结构的纳米材料往往缺乏高质量的界面接触而具有较差的电荷分离效率和较大的噪声(wu,d et al.,light:science&applications 2023,12(1),5.)。纳米棒阵列构成垂直结构的异质结光探测器件，由于相比其他形貌的同类材料具有更好的陷光效应和在垂直方向上较高的载流子迁移率，是解决弱光学吸收和低电荷分
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术旨在提供一种成本低廉、工艺简单、性能优异的纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管及其制备方法。
2、技术方案：本专利技术所述的纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，包括金属顶电极、垂直异质结构层和金属底电极，所述垂直异质结构层由n型硒氧化铋纳米棒阵列薄膜和p型掺杂的单晶硅组成。
3、本专利技术所述的纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，包括金属顶电极、垂直异质结构层和金属底电极，所述垂直异质结构层由p型碲纳米棒阵列薄膜和n型掺杂的单晶硅组成。
4、优选的，所述金属顶电极为金、铂、铟、铬和铝中一种，所述金属底电极为金、铂、银、铝、铟和铟镓合金中一种。
5、优选的，所述金属顶电极和金属底电极的厚度均为40-400nm。
6、本专利技术所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)提供一单晶硅基底；
8、(2)通过射频磁控溅射法将一维纳米棒阵列薄膜沉积到硅基底表面；
9、(3)将金属沉积到硅基底底部，形成金属底电极；
10、(4)将金属沉积到一维纳米棒阵列薄膜顶部，形成金属顶电极；
11、(5)得到纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管。
12、进一步的，步骤(1)中，提供一单晶硅基底后，通过湿法刻蚀将单晶硅基底厚度刻蚀为10-30微米。
13、优选的，湿法刻蚀溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液，溶液体积比为20-33％，刻蚀温度为80-95℃。
14、优选的，步骤(2)中，所述射频磁控溅射方法的工作环境为真空环境，压强为0.0003-0.0005pa，工作温度为0℃-500℃，工作气体为氩气；氩气流速为30sccm，氩气气压为0.07-1.6pa，射频功率为范围在3-50w，溅射沉积时间为1-3600s。
15、本专利技术所述半导体器件，包括：衬底；位于所述衬底表面、上述的纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管。
16、本专利技术所述集成电路，包括上述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，或者，包括上述半导体器件。
17、有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：1、本专利技术采用一维纳米棒阵列结构作为减反层，减少了在波长范围为250-2500nm内抛光单晶硅的光学反射；2、本专利技术通过湿法刻蚀将单晶硅基底厚度减薄至10-30微米，提高纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管的柔性抗弯曲性能；3、本专利技术使用金、铂、铟、铬或铝作为顶电极，一维纳米棒阵列结构的硒氧化铋薄膜或n型掺杂的单晶硅作为n型半导体，具有一维纳米棒阵列结构的碲薄膜或p型掺杂的单晶硅作为p型半导体，使用金、铂、银、铝、铟或铟镓合金作为底电极，构建的垂直异质结二极管具有合适的能带匹配，能够实现良好的整流性能；4、本专利技术制备方法成本低廉、工艺简单与cmos技术兼容，为构筑新型低维材料与体材料垂直p-n或n-p结二极管提供了新思路。
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1.一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，包括自上而下垂直堆叠的金属顶电极、垂直异质结构层和金属底电极，所述垂直异质结构层由p型碲纳米棒阵列薄膜和n型掺杂的单晶硅组成。
2.一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，包括自上而下垂直堆叠的金属顶电极、垂直异质结构层和金属底电极，所述垂直异质结构层由n型硒氧化铋纳米棒阵列薄膜和p型掺杂的单晶硅组成。
3.根据权利要求1或2所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，所述金属顶电极为金、铂、铟、铬和铝中一种，所述金属底电极为金、铂、银、铝、铟和铟镓合金中一种。
4.根据权利要求3所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，所述金属顶电极和金属底电极的厚度均为40-400nm。
5.一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，提供一单晶硅基底后，通过湿法刻蚀将单晶硅基底厚度刻蚀为10-30微米。
7.根据权利要求6所述纳米棒
8.根据权利要求5所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述射频磁控溅射方法的工作环境为真空环境，压强为0.0003-0.0005Pa，工作温度为0℃-500℃，工作气体为氩气；氩气流速为30sccm，氩气气压为0.07-1.6Pa，射频功率为范围在3-50W，溅射沉积时间为1-3600s。
9.一种半导体器件，其特征在于，包括：
10.一种集成电路，其特征在于，包括上述权利要求1至8任一项所述的纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，或者，包括上述权利要求9所述的半导体器件。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，包括自上而下垂直堆叠的金属顶电极、垂直异质结构层和金属底电极，所述垂直异质结构层由p型碲纳米棒阵列薄膜和n型掺杂的单晶硅组成。
2.一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，包括自上而下垂直堆叠的金属顶电极、垂直异质结构层和金属底电极，所述垂直异质结构层由n型硒氧化铋纳米棒阵列薄膜和p型掺杂的单晶硅组成。
3.根据权利要求1或2所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，所述金属顶电极为金、铂、铟、铬和铝中一种，所述金属底电极为金、铂、银、铝、铟和铟镓合金中一种。
4.根据权利要求3所述纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管，其特征在于，所述金属顶电极和金属底电极的厚度均为40-400nm。
5.一种纳米棒阵列/硅垂直异质结二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述纳米棒阵列/硅垂直异质结...
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